分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)研究

梁昊

摘 要：介紹了分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)和故障監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備的模塊，并分析了分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，以期為分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)提供支持。

關(guān)鍵詞：電力故障監(jiān)測系統(tǒng)；電力線路；小波分析技術(shù)；數(shù)字通信技術(shù)

中圖分類號：TM769 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.122

分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)是集合微電子、計算機(jī)和通信等多種技術(shù)的綜合性系統(tǒng)，其能通過布置在電力線路中的故障定位儀，實(shí)時、全面監(jiān)控整個配電線路，及時發(fā)現(xiàn)線路中存在的故障，從而保障電路運(yùn)行的安全性。

1 電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

1.1 故障監(jiān)測方面

在傳統(tǒng)的電力線路故障監(jiān)測中，多采用故障定位儀，其技術(shù)基礎(chǔ)為付氏變換，但此技術(shù)無法對信號進(jìn)行同步的時頻局部分析，導(dǎo)致故障分析的處理效率、可靠性和時效性較低。

近年來，為了提高故障信號處理水平，在故障監(jiān)測中，多采用小波分析技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于能敏感察覺電力線路中的微弱信號和突變信號，分析結(jié)果較為精確，極大地提高了故障分析的可靠性。

1.2 抗干擾方面

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是故障信息能被及時接收的重要保證，而故障監(jiān)測儀器分布于整個電力線路系統(tǒng)的各個部位，需要采用無線通信技術(shù)。因此，如何避免外部環(huán)境的干擾，是相關(guān)技術(shù)人員使用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時需要考慮的問題。數(shù)字通信是一種抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，對提高故障信息傳遞的可靠性起著十分重要的作用，可應(yīng)用于分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)中。

在應(yīng)用數(shù)字通信技術(shù)時，為了提高傳輸系統(tǒng)對電力線路附近磁場干擾、電場干擾的抵抗能力，可結(jié)合使用線間耦合與浮空屏蔽技術(shù)，避免線路中的強(qiáng)電對通訊弱電設(shè)備造成不利影響；同時，可在電路芯片中加入吸收干擾脈沖的回路或利用屏蔽環(huán)等覆蓋線路等方式，提高其對外部電磁場的抗干擾能力。

此外，為了避免因干擾造成的故障判斷失誤，還可采用連續(xù)判斷技術(shù)，即對存在故障的電力線路電流電壓信號進(jìn)行持續(xù)搜集，以固定間隔為判斷點(diǎn)，連續(xù)得出相應(yīng)時間點(diǎn)上的判斷結(jié)果，并通過綜合分析判斷結(jié)果得到最可靠的結(jié)論。

1.3 無線射頻通信方面

無線傳輸是分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?，為了保證故障信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)目煽啃?，除了要采取適當(dāng)?shù)目垢蓴_技術(shù)外，還需要借助良好的無線通信通信技術(shù)，即無線射頻傳輸和GPS通信技術(shù)。

在無線射頻通信技術(shù)中，為了提高故障信息傳輸?shù)目煽啃裕刹扇RC校驗(yàn)、三取二判據(jù)和差錯率重發(fā)等技術(shù)。后二者是指在三次故障信息傳遞過程中，只要出現(xiàn)1次錯誤或差錯率超出規(guī)定范圍，便會重新發(fā)送此故障點(diǎn)的信息，這在很大程度上提高了故障信息的可靠性。

2 分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的模塊

2.1 查詢信息軟件

管理人員對電力線路故障的監(jiān)測是通過查詢軟件實(shí)現(xiàn)的，因此，在開發(fā)軟件時，首先要保證具有查詢功能，管理人員通過查詢歷史信息、實(shí)時信息掌握電力線路網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，以及時發(fā)現(xiàn)潛在隱患或故障，從而提高對電力線路故障的查找能力。

2.2 系統(tǒng)的權(quán)限和密碼

在電力管理部門是由不同層次的管理人員和普通用戶共同組成的，其對電力線路故障監(jiān)測承擔(dān)的責(zé)任有所差異。因此，為了保證整個管理部門工作的穩(wěn)定、有序，需要設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限和密碼，避免普通用戶進(jìn)入系統(tǒng)中擅自修改相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而影響整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

2.3 監(jiān)控動態(tài)顯示

在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)得到的信息是整個電力線路網(wǎng)絡(luò)中各個點(diǎn)的信息，這些信息的總量、類型是非常龐大和繁雜的。如果僅以字符的方式靜態(tài)顯示信息，并由管理人員被動地調(diào)整和閱讀，這不僅會增加管理人員的工作負(fù)擔(dān)、降低整個監(jiān)控工作的效率，還很可能會疏忽重點(diǎn)信息，導(dǎo)致電力線路故障無法被及時發(fā)現(xiàn)。因此，在設(shè)計系統(tǒng)時，需要具備監(jiān)控動態(tài)顯示功能，通過監(jiān)控圖與縮略圖的結(jié)合，在電力線路發(fā)生故障時標(biāo)注相應(yīng)的位置點(diǎn)，然后切換圖像，得到故障點(diǎn)附近的詳細(xì)圖形，從而更加深入地判斷和了解線路故障。

3 電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

3.1 信息采集子系統(tǒng)

信息采集子系統(tǒng)是整個監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其功能是搜集電力線路中發(fā)生的接地、短路等故障狀態(tài)信息，并對這些信息分類后傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

信息采集子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)需要借助分布于電力線路中的監(jiān)測設(shè)備，比如以ARM技術(shù)為基礎(chǔ)的新型故障指示器，其能感應(yīng)電力線路的電流狀態(tài)，通過內(nèi)置的數(shù)字微處理器、利用精簡后的小波算法對感應(yīng)到的電流進(jìn)行數(shù)字化處理，并將分析結(jié)果作為監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)故障種類、相位和故障點(diǎn)頻率等信息的采集。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)是電力線路故障信息準(zhǔn)確、高效、實(shí)時傳遞的重要保證，其借助的是GPRS通信技術(shù)。在本監(jiān)測系統(tǒng)中，采取遠(yuǎn)程終端RTU單位，其特點(diǎn)在于供電方式為蓄電池聯(lián)合太陽能電池，續(xù)航能力得到了很大提升，解決了野外電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸單位電源供應(yīng)困難問題，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾缘玫搅撕艽蟪潭鹊奶岣?。同時，RTU單位的安全工作時長可達(dá)16 000 h，其故障維修時間大多可控制在0.5 h以內(nèi)，整體穩(wěn)定性非常高，可保證數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的可靠性。與其他功能相同的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相比，RTU單元除了可接收由故障指示器發(fā)出的故障信息外，還可以將接收到的信息分割后重新組合傳輸，從而保證故障信息的及時處理和實(shí)時傳輸。

3.3 監(jiān)控中心子系統(tǒng)

監(jiān)控中心子系統(tǒng)是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，具備查詢和管理電力線路故障點(diǎn)等功能。

監(jiān)控中心子系統(tǒng)在接收到RTU傳來的信息后，會通過相對應(yīng)的解碼軟件解譯信息。如果電力線路中存在故障，則系統(tǒng)會將故障點(diǎn)的位置、故障所處的線路和故障點(diǎn)的類型、電壓、頻率等與正常參數(shù)相比較，在確認(rèn)故障信息與理論參數(shù)相符后，將這些信息儲存到數(shù)據(jù)庫，并利用GPRS將其傳輸?shù)焦芾砣藛T的信息接受端中；同時，還會以告警、字符和報表等方式，通過顯示模塊顯示在監(jiān)控視圖中，并標(biāo)注故障點(diǎn)的位置，以輔助電力系統(tǒng)的監(jiān)控人員及時發(fā)現(xiàn)故障。如果電力線路無故障，或所得到的數(shù)據(jù)為無用信息，則監(jiān)控中心子系統(tǒng)會通過接受信息數(shù)據(jù)表保存信息，不會對信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。這樣，有效提高了系統(tǒng)的工作效率，避免了無效信息過多對監(jiān)控造成的干擾。

監(jiān)控中心子系統(tǒng)的操作端為普通的計算機(jī)，不需要專業(yè)的操作軟件，故障信息的處理和分析都是在系統(tǒng)內(nèi)部自動處理的，監(jiān)控人員只需要訪問監(jiān)測中心的系統(tǒng)信息，或利用其他終端設(shè)備遠(yuǎn)程操作控制計算機(jī)，就能及時了解故障的狀態(tài)和位置等信息。

4 結(jié)束語

分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用對電力企業(yè)提高供電安全的穩(wěn)定性有著重要的意義。在分布式電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)中，對監(jiān)測技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等有著較高的要求。在有效應(yīng)用這些技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能有效實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)工作的自動化、高效化、智能化，保證電力線路故障監(jiān)測效果的大幅提升，從而提高電力線路的安全性和穩(wěn)定性。

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〔編輯：張思楠〕